基于空間匹配的通用型手術(shù)機器人主手機構(gòu)綜合與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、本文研究的目的是設(shè)計出一款具有力感覺的通用型手術(shù)機器人主手，可以與現(xiàn)有的腦外科、胸腹外科等從手機器人在工作空間上達到良好匹配。 首先，針對主手的通用性要求，研究了通用型主手機器人設(shè)計的基本要求和技術(shù)指標，并以此為依據(jù)進行了構(gòu)型綜合。借助虛位移矩陣相關(guān)知識，得出前三個關(guān)節(jié)的18種不同組合；根據(jù)設(shè)計要求，初步確定3R機構(gòu)為通用主手機器人的構(gòu)型；根據(jù)機器人的工作空間形狀與大小，選定類人手臂的RRR構(gòu)型為前三個關(guān)節(jié)組成形式；根據(jù)位置和姿

2、態(tài)機構(gòu)分離原則，后三個關(guān)節(jié)確定為三軸匯交的球腕形式。 其次，對初步選定的通用主手構(gòu)型，用修改的D-H參數(shù)法對其進行運動學(xué)建模，得到其運動學(xué)方程。用蒙特卡羅法，分析參數(shù)θ1、θ2、θ3、d1、α2、d3、d4對工作空間影響程度，在此基礎(chǔ)上最終確定了通用主手構(gòu)型。對確定的通用主手進行運動學(xué)反解，把求得的θ1、θ2、θ3表達式用于其結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的約束條件中。 最后，在確定了設(shè)計變量、目標函數(shù)及約束條件后，采用帶蒙特卡羅法思想的